作为构建宏观物质及维持其结构的重要驱动力, 非共价相互作用虽个体较弱, 但其协同作用不可忽视。经过多年来对其物理本质及原理的不断探索, 非共价键的研究重心已经从传统氢键延伸到其他包含多种多样结构和能量的弱相互作用。在众多的实验手段中, 气相分子的转动光谱数据可以提供其他手段无可比拟的高精度, 而且避免了凝聚相实验数据中环境因素的干扰, 能够揭示各种非共价键相互作用的本质。同时，转动光谱对研究对象的质量分布极其敏感, 即使微小的质量分布变化 (如同位素取代、异构化等) 也会引起其转动光谱谱图的明显变化。因此可以说转动光谱是最准确的高分辨分子光谱技术。首先简要介绍了转动光谱的基本原理和表征非共价相互作用的优势, 随后全面综述了转动光谱研究 σ-hole 和 π-hole 非共价相互作用的最新成果, 展示了转动光谱在评估非共价相互作用体系的结构和能量方面的能力, 预示着其从传统基础研究转移到超分子化学和晶体工程等相关领域研究的可能性。

将机器视觉技术引入到了茶小绿叶蝉的自动识别领域, 以实现茶园中茶小绿叶蝉的准确及时预报。采集了自然场景下黄色诱虫板的图像,利用超像素分割算法和多DBSCAN聚类图像融合的方法对采集的图像进行区域分割,保证了目标区域的准确性和完整性。在此基础上,提取了目标图像子区域的L、a、b均值和标准差特征,构建了最小二乘支持向量机(LSSVM)自动识别模型。为解决训练样本中茶小绿叶蝉和其他害虫数量不均衡带来的分类超平面偏移问题,采用改进SMOTE算法和KS算法来提高模型对茶小绿叶蝉小样本的识别精度。结果表明,该算法的整体识别精度可达到99.03%,茶小绿叶蝉的查准率可达91.76%,为茶小绿叶蝉的实时检测提供了有效途径。

深紫外光刻投影物镜是光刻机的核心部件, 然而无论是照明光场偏振态的空间分布, 还是光刻投影物镜自身的偏振像差都将改变光束的紧聚焦特性, 对成像质量造成不可忽略的影响。基于三维琼斯矩阵, 把偏振像差函数推广到三维空间, 建立了三维相干光场中偏振像差的评价方法, 并分析了典型的偏振敏感光学系统——深紫外光刻投影物镜的三维偏振像差, 详细阐述了其物理意义。研究发现: 三维偏振像差函数的光瞳分布与视场、光学薄膜以及光学系统的自身结构密切相关。深入讨论了光学薄膜及偏振效应对光刻投影物镜成像质量的影响, 进一步研究了照明光场的偏振态分布与光学系统波像差的关系, 研究表明: 光学薄膜引入的附加位相将导致光刻投影物镜的像质明显下降, 而采用径向矢量光场照明可以改善成像质量。

通过性能测试分析,研究了激光喷丸(LP)技术对TC4钛合金抗氢脆性能的影响。结果表明,LP试样表面产生了-327 MPa的残余压应力;电化学充氢后,试样表面残余压应力降低了9.17%,喷丸与未喷丸试样的表面显微硬度分别提高了5.07%和7.08%,而延伸率分别降低了2.25%和4.84%。LP处理可提高TC4钛合金的韧性,降低其氢脆敏感性。

为研究激光喷丸强化对316L不锈钢拉伸性能的影响，采用不同激光功率密度对316L不锈钢试样进行表面强化处理，研究了激光喷丸强化处理后试样的表面显微组织以及室温拉伸性能的变化。研究结果表明，激光喷丸强化后试样的表面晶粒尺寸得到细化，最大细化率达到56.18%，同时激光喷丸试样表面还发现大量的滑移线以及形变孪晶，但并无形变马氏体相产生。同时室温拉伸实验结果表明，激光喷丸强化后试样的抗拉强度与延伸率均得到一定提高，功率密度为10 GW/cm2时，延伸率提高了12.27%，可见激光喷丸提高了316L不锈钢的韧性。

为解决高分子聚酯材料的音膜在使用过程中存在中频失真、发声性能有缺陷等问题，针对音膜在发声器件中的作用和特点，提出了一种新型高分子音膜材料激光改性工艺。采用不同功率，固定波长为975 nm的半导体连续激光辐照音膜表面，在保证其表面完整性的情况下获得不同的改性效果。结果表明，经激光辐照后，音膜试样材料表面完好，无破损、变形；音膜表面粗糙度降低，有利于提高音膜振动的一致性和均匀性；音膜失真、谐振频率等声学性能得以改善，产品的发声品质显著提高。试验所得结果对于当前采用高分子聚酯材料作为音膜的发声器件快速、高效地提升市场竞争力有着重要意义。

空间激光通信全光链路组网具有较高的通信速率，决定了其在未来全球空间通信领域中的重要地位及发展方向。全光链路组网需解决一点对多点的光学链路问题，不同方法所涉及的结构和跟踪控制方式会有较大差异。基于全光链路组网光学原理，提出了一种轨面四反射镜光学天线结构。基于链路组网方案的光学动态跟踪原理进行数学建模，给出链路通信节点间动态对准时光学参量间的关系，并对数据进行分析，可用于空间激光通信终端捕获、跟踪、瞄准(ATP)控制系统。提出了一种低轨双链路列队卫星组网方案，将激光通信终端光学天线四跟踪平面反射镜的工作面置于卫星轨道平面链路节点处，可实现低轨全光链路空间激光通信组网。

设计了一种应用于星间相干激光通信系统的新型空间光混频器。基于传统的空间光混频器光学原理方案，加入一块相位补偿晶体，去掉了两片1/2波片，将两块偏振分光棱镜旋转一定角度，能消除1/2波片由于加工误差对相位延迟造成的影响。研究了相位补偿晶体旋转角度与相对相位差补偿量的关系，对相位补偿量的仿真曲线进行了分析。提出了一种空间光混频器相位检测方法，利用该检测方法搭建实验平台，通过实验数据验证了此方法对于相位补偿晶体的有效性。并针对新型空间光混频器光学结构进行了具体的机械结构设计。该装置可应用于空间相干接收系统。

从自由空间相干激光通信接收机的核心部件空间光混频器的光学原理出发，基于其在相干接收系统中所起的作用，建立了一套利用介质膜偏振分光棱镜(PBS)交叉分光构成方式的结构模型。研究结构模型中各光学元件对信号光与本振光作用的数学关系式，最终建立出空间光混频器的数学模型。该数学模型向具体结构演化，通过实验佐证了空间光混频器数学模型的正确性及其合理性。空间光混频器数学模型具体指出了各种光学元件相对摆放位置及其相对角度和相位补偿晶体的补偿范围及其调整方式，对未来高性能空间光混频的研制与改进有重大的指导意义。